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洛桑联邦理工学院开发出新型植入式纳米管生物传感器
2019-06-06    来源:本站原创  浏览次数:
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洛桑联邦理工学院的科学家们利用合成生物学开发了新的纳米管生物传感器,这提高了它们在血液、尿液等复杂生物流体中的传感能力。该研究发表在Journal of Physical Chemistry Letters(“Xeno nucleic acid nanosensors for enhanced stability against Ion-Induced Perturbations”)中。
生物传感器是能够检测空气,水或血液中的生物分子的装置。它们广泛应用于药物开发,医学诊断和生物研究。对糖尿病等疾病中生物标志物的持续、实时监测的需求日益增长,目前正在推动开发高效便携式生物传感器设备。
      目前正在开发的一些最有前景的光学生物传感器是使用单壁碳纳米管制成的。碳纳米管的近红外发射位于生物材料的光学透明窗口内。这意味着水,血液和皮肤等组织不会吸收发射的光,使这些生物传感器成为植入式传感应用的理想选择。因此,这些传感器可以放置在皮肤下面,并且仍然可以检测到光学信号,而不需要刺穿表面的电触点。
      然而,在生物流体中无处不在的盐,对设计可植入装置时产生了普遍的挑战。已经证明,在人体内天然存在的盐浓度的波动会影响基于用单链DNA包裹的单壁碳纳米管的光学传感器的灵敏度和选择性。
     为了克服其中的一些挑战,来自洛桑联邦理工学院Ardemis Boghossianat实验室的一组研究人员使用合成生物学设计了稳定的光学纳米管传感器。合成生物学的应用增加了光学生物传感器的稳定性,使其更适合用于血液、尿液、甚至人体内的复杂流体中的生物传感应用。
“我们所做的是用'xeno'核酸(XNA)来包裹纳米管,或者是合成DNA,它能够耐受我们身体自然经历的盐浓度变化,从而提供更稳定的信号,”Ardemis Boghossian说。该论文的第一作者Alice Gillen领导了研究某些盐如何影响生物传感器光发射。
     该研究涵盖了在常见生物流体中发现的生理范围内不同的离子浓度。通过监测纳米管信号的强度和信号波长的变化,研究人员能够证实生物工程传感器比传统上该领域使用的DNA传感器在更大的盐浓度范围内表现出更高的稳定性。“这确实是第一次真正的合成生物学方法被应用于纳米管光学领域,”Boghossian说。 “我们认为这些结果对于开发下一代光学生物传感器来说是令人鼓舞的,这些传感器对于诸如连续监测这样的植入式传感应用更有前景。”